Наша сеть партнеров Banwar
Обладнання, що використовується для перетворення різних видів твердого палива в кокс, називається коксової піччю. Отриманий продукт являє собою жорсткий матеріал з високою концентрацією вуглецю (96-98%) і широко використовується в чорній металургії як паливо для доменних печей і вагранок. Кокс виробляється шляхом нагрівання сировини до високих температур (≈1000 ° С) без доступу кисню. Найчастіше для цього процесу використовують кам'яне вугілля, однак можливе застосування торфу та інших видів сировини. Нижча теплота згоряння коксу близька до показників умовного палива і становить близько 7000 ккал / кг (29 МДж / кг).
Схема, пристрій і конструкція коксової печі
Основними складовими елементами подібного обладнання є камери коксування, в які закладається сировину, і опалювальні проміжки, де відбувається горіння палива. Вугілля від зони горіння відділений стінками з вогнетривкої цегли, завдяки чому вдається уникнути окислення сировини. Камера коксування володіє наступними розмірами: довжина 12-16 м, висота 4-5 м, ширина 40-45 см.
Така піч має цілу батарею камер коксування, яких налічується кілька десятків штук. Вугілля завантажується через отвори вгорі за допомогою візка. Процес переробки палива триває близько 15 годин. Після його завершення готовий продукт вивантажується через бічні отвори за допомогою поршня. При цьому температура отриманого матеріалу становить 1000 ° С, а дим в опалювальних проміжках досягає показників в 1300-1400 ° С. Щоб не сталося загоряння коксу, його поміщають в спеціальний вагон, де відбувається гасіння. Воно буває мокре і сухе.
Як пальне при виробництві коксу використовується доменний або коксовий газ. Останній є продуктом переробки твердого палива шляхом нагрівання без доступу кисню. У печі передбачені керамічні регенератори, що дозволяють утилізувати теплоту відпрацьованих газів.
Регенератор - це вид теплообмінного пристрою, в якому теплоносій в циклічному процесі контактує з певними поверхнями обладнання. При цьому гаряче речовина нагріває холодні стіну і насадку, після чого вони віддають тепло теплоносія, що має низьку температуру. Регенераторна насадка використовується для накопичення теплової енергії та подальшої її передачі газу або повітрю.
Існує інший вид теплообмінників - рекуператор. У ньому гарячий і холодний теплоносії обмінюються теплом через розділяє їх стінку.
В пічних регенераторах спочатку опускаються гарячі димові гази, потім відбувається перемикання перекидних клапанів, і від низу до верху йде потік холодного повітря. Перекидний клапан - це механізм, що дозволяє змінювати напрямок руху газоподібних речовин. В результаті поверхні регенератора по черзі нагріваються від димових газів і охолоджуються повітрям, і такий процес йде безперервно.
Перемикання клапанів здійснюється з інтервалом в 15-30 хвилин. Очевидно, що при меншому проміжку часу між перекиданнями відбувається економія пального на опалення печі. Разом з тим при частому перемиканні обладнання швидше зношується. Через теплообмінник можна пропускати і паливо перед його подачею в камеру для спалювання. Якщо цього не потрібно, газ через пальник відразу ж надходить в зону горіння.
Коксові печі виробляють з двома варіантами опалювальних проміжків:
- Пристрої з перекидними каналами (ПК).
- Агрегати з парними вертикаль і рециркуляцією продуктів горіння (ПВР).
В опалювальних проміжках печей ПК встановлені перегородки. Над камерою коксування суміжні з нею відсіки з'єднуються колектором. Таким чином формуються перекидні канали. Дана конструкція є недосконалою, тому вона використовується не дуже часто. Як недоліки цього варіанту печей можна відзначити наступне: в таких пристроях дріб'язок маса нагрівається по вертикалі нерівномірно; створюється значний гідравлічний опір; опалювальна система недостатньо герметична; спостерігається перевитрата палива. Щоб вміст камери коксування нагрівалася рівномірно, кладку стіни в нижній частині роблять товщою.
Кожен з опалювальних проміжків в печах ПВР розділений на дві частини (вертикаль), за якими рециркулируют продукти згоряння. Попарно вони з'єднані внизу рецирку- отворами. Речовини, отримані шляхом хімічної реакції окислення палива, рециркулируют завдяки тому, що вони мають різну з пальним щільність. Крім того, цьому сприяє инжектируются ефект паливо-повітряної суміші.
Конструкція печей ПВР дозволяє спалювати до 40% продуктів горіння. Тому для них характерна рівномірність нагрівання коксової маси. По висоті різниця в температурі отриманої продукції не перевищує 50 ° С. Цей фактор робить печі ПВР кращими, ніж пристрої ПК. Продуктами коксування однієї тонни сухого кам'яного вугілля є близько 750 кг коксу, понад 300 куб. м коксового газу, 35 кг смоли, 10 кг бензольних вуглеводнів і 3 кг аміаку у вигляді сульфату амонію.
Коефіцієнт використання хімічної енергії палива при виробництві коксу перевищує 80%. Питома витрата теплоти становить близько 3,5 МДж / кг.
До способів зниження споживання палива при його переробці шляхом нагрівання без доступу кисню можна віднести наступне:
- Застосування технології сухого гасіння коксу. Це дозволяє використовувати теплову енергію продукту на нагрівання води або пари. З однієї тонни твердого продукції можна отримати близько 1 ГДж теплоти у вигляді нагрітого вологого повітря. Сухе гасіння також дозволяє зробити продукцію більш високої якості.
- Отримання теплової енергії від гарячих газоподібних продуктів коксування. Їх температура може досягати 700 ° С. На даний момент використання такого матеріалу в цих цілях важко через високий вміст в них смоли. Це робить неможливим застосування звичайних теплообмінників.
- Модернізація використовуваних регенераторів для більш повного отримання теплової енергії від продуктів згоряння. Одним з напрямків може бути збільшення площі нагрівання насадки.
- Підбір оптимального часового інтервалу між перемиканнями клапанів. Якщо зробити перекидку частішою, це дозволить зменшити обсяг регенераторів і теплові втрати в них. З іншого боку, часте перемикання призводить до швидшого зносу обладнання.
- Одночасне проведення температурної підготовки шихти (її нагрівання) і сухого гасіння коксу. Завдяки такому поєднанню процесів вдається досягти істотного зниження витрат теплоти при виробництві продукції (приблизно на чверть і більше).
Схожі статті: